Способ определения кислотно-основных свойств твердофазных катализаторов окисления Советский патент 1990 года по МПК B01J23/22 G01N7/00 

Изобретение относится к изучению физико-химических свойств веществ, а именно к определению кислотно-основных свойств катализаторов, и может быть использовано для прогнозирования свойств и создания катализаторов разнообразных процессов окисления органических веществ, так как кислотно- основные свойства катализаторов определяют их активность и селективность в

Целью изобретения является расширение возможностей способа за счет одновременного определения сипы и числа кислотных центров в условиях, близких к условиям протекания процесса окисления органических веществ

Указанная цель достигается проведением стадии адсорбции и десорбции органического вещества в присутствии кислорода при постоянных значениях температуры и парциального давления кислорода.

Концентрацию кислотных центров определяют по количеству адсорбированного органического вещества, а

а s:

35

00

X)

силу кислотных центров характеризуют как теплоту адсорбции органического вещества с катализатором

Теплоту адсорб1щи органического вещества с катализатором рассчитывают по формуле

Л-.

о I f

QA/RT

(1)

где г - время нахождения органического вещества на поверхности катализатора, CJ

- период колебания молекул, находящихся в адсорбированном состоянии, в направлении, перпендикулярном, поверхности, cj

Q.. - теплота адсорбции органического вещества на катализаторе, ккап/ Jnon-fy;

R -тазовая постоянная - 1,9877 ккал/моль.град;

Т - температура десорбции. К Период колебания адсорбируемых молекул ) определяют из уравнения Линдемана и для таких органических оснований как пиридин, пиколин, этилбензол paaeH V lO

-13

4,75.

nfl

(2)

V пл

где М - молекулярная масса основа- ния;

молекулярный объем основания;

температура плавления катализатор а,,

Расчетные значения времени нахождения молекул органического основания на поверхности катализатора в зависимости от температуры и теплоты адсорбции приведены в табЛо1о

Пример 1о №1Я определения кислотности навеску катсшизатора 1 г представляющую собой смесь из 70 мае ICVO и 30 масо% V20(,-, нанесенную в количестве 10 масо% на активированный оксид алюминия, помещают в U-об- разный реактор, находяищйся в электрической печи, через который постоянно продувают газовую смесь из кислорода- и гелия. После реактора газовый поток направляют через металлическую ловушку, поме1ц.:;нную в сосуд с жидким азотом, на вход хроматографа для анализа. Температура, при которой определяют кислотность катализатора, составляет 250 С, парциальное давление кислорода в газово смеси 0,165 атмо Стад.ию адсорбции

0

5

0

5

35

jQ

Q

45 о

органического основания - этилбензо- ла на поверхности катализатора осу- ществляют путем введения микрошпри- щем импульса углеводорода ( этилбензола) через испаритель в газовый потоко Время ввода импульса засекают по секундомеруо

При этом часть импульса органического основания химически адсор бируется на поверхности катализатора, а оставшаяся часть и продукты его частичного превращения на катализаторе полностью.улаапиваются в ло-. вушке. Через 5 мин после ввода импульса ловушку извлекают из жидкого азота и быстро (5 с нагревают до Накопившиеся в ловушке продукты быстро испаряются и поступают на вход хроматографа для количественного определения Ловушку снова погружают в жидкий азото Катализатор нагревают до Химически адсорбированная часть молекул основания в этих условиях полностью десорбируется с поверхности Катализатора и улавливается в ловушке Затем ловушку вновь извлекают из жидкого азота и быстро нагреваютg Хроматографически определяют количество химически адсорбировавшейся части импульса этилбензола с энергией сорбции более 35,5 ккал/моль (по уравнению 1)о Это количество, равное 2, на 1 г катализатора, принимают за меру кислотности

Приме р2о В качестве органического основания используют пиридин (объем - 11,), Масса катализаторов 0,3 г «В условиях ; примера 1 определяют кислотность калий-ванадий- оксидного катализатора (КВО) получения пиридина, содержащего 70 масо% KVOj и 30 масо%. , нанесенного на оксид алюминия, катализатора К-22, используемого в процессе дегидрирования этилбензола, катализатора СВСо Результаты представлены в табЛо21,

Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только качественно оценить число .кислотных центров, но и охарактеризовать их силуо .В процессе проведения определения исключается возможность восстановления входящих в состав катализаторов оксидов металлов переменной валентности, что позволяет связать полученные данные с определенным составом катализатора и сопоставить их с данными, полученными по другим методикам а также дает возможность сопоставлять кислотно-основные свойства катализаторов с их активностью

Формула изобретения

Способ определения кислотно основ- ных свойств твердофазных катализаторов окисления, содержащих оксид- металла переменной валентности, вклю- чающий обработку катализатора органическим веществом с адсорбцией и десорбцией органического вещества, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей способа за счет одновременного определения силы и числа кислотных центров в условиях, близких к условиям протекания процесса окисления органических веществ, стадии адсорбции и де- сорбции органического вещества проводят в присутствии кислорода прЯ постоянных значениях температуры и парциального давления кислорода, причем концентрацию кислотных центров определяют по количеству адсорбированного орга шческого вещества, а силу кислотных центров характеризуют как

теплоту адсорбции органического вещества с катализаторомо

Таблица 1

Изобретение касается аналитической химии, в частности определения кислотно-основных свойств твердофазных катализаторов окисления. Цель - расширение возможности способа. Для этого содержащий оксид металла переменной валентности катализатор обрабатывают органическим веществом с адсорбцией и десорбцией этого вещества в присутствии кислорода при постоянном значении температуры и парциального давления кислорода. Концентрацию кислотных центров определяют по количеству адсорбированного органического вещества. Силу кислотных центров определяют по теплоте адсорбции органического вещества с катализатором. 2 табл.

Оксиды калия я ваяэдия

на оксиде алюминия 6,6- JO

Оксиды калия, железа

и хрома1,I 10

Пиросульфат калия, оксид ванадия на оксиде кре.мния9,3 -Iff

-s

fS

rS